Розробка енергоощадної електромагнітної імпульсної активації феритизаційної переробки гальванічних відходів

Автор(и)

  • Gennadii Kochetov Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0003-0041-7335
  • Tatiana Prikhna Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля вул. Автозаводська, 2, м. Київ, Україна, 04074, Україна https://orcid.org/0000-0002-9458-8479
  • Dmitry Samchenko Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0003-3305-8180
  • Oleksandr Kovalchuk Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0001-6337-0488

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184179

Ключові слова:

феритизація, гальванічні відходи, важкі метали, електромагнітні імпульсні розряди, вилуговування

Анотація

Розглядається перспектива підвищення рівня екологічної безпеки промислових підприємств в результаті реалізації ресурсозберігаючої технології переробки відходів гальванічних виробництв методом феритизації з електромагнітною імпульсною активацією процесу. Експериментально визначено вплив різних способів активації процесу феритизації: термічного та електромагнітного імпульсного при сталих технологічних параметрах (СΣ=10,41 г/дм3; Z=4/1; рН=10,5; τ=25 хв; ʋ=0,15 м3/год) на ступінь вилучення іонів важких металів з гальванічних відходів. Показано, що найкращі показники переробки були досягнуті при наступних режимних характеристиках генерації електромагнітних імпульсних розрядів: амплітуді магнітної індукції 0,298 Тл, частоті імпульсів від 0,5 до 10 Гц. Такий спосіб активації забезпечує належний ступінь вилучення іонів важких металів – 99,97 % для використання очищених розчинів в оборотній системі водопостачання підприємства. Виконано структурні дослідження фазового складу і фізичних властивостей осадів феритизації. Екологічно безпечні феритизаційні осади, які отримані при термічному і електромагнітному імпульсному способах активації характеризуються високим ступенем ущільнення більш ніж 90 %, кристалічною структурою з максимальним вмістом феритних фаз з магнітними властивостями. Крім того, як показали експерименти з вилуговування важких металів, ці осади характеризуються високим ступенем їх іммобілізації, який сягає 99,96 %, на відміну від гальванічних шламів нейтралізації стічних вод <97,83 %. Метод електромагнітної імпульсної активації має і незаперечні енергетичні переваги в порівнянні з високотемпературним: енергозатрати знижуються більш ніж на 42 %. Запропонований процес переробки гальванічних відходів удосконаленим методом феритизації запобігає забрудненню навколишнього середовища, забезпечує ефективне і раціональне використання води, сировини та енергії в системі гальванічного виробництва

Біографії авторів

Gennadii Kochetov, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімії

Tatiana Prikhna, Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля вул. Автозаводська, 2, м. Київ, Україна, 04074

Доктор технічних наук, професор, член-кореспондент НАН України, завідувач відділом

Відділ № 7

Dmitry Samchenko, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідна частинта

Oleksandr Kovalchuk, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідний інститут в’яжучих речовин і матеріалів

Посилання

  1. Tokach, Y. E., Rubanov, Y. K., Pivovarova, N. A., Balyatinskaya, L. N. (2013). Galvanic Sludge Recycling with the Extraction of Valuable Components. Middle East Journal of Scientific Research, 18 (11), 1646–1655.
  2. Kurama, H. (2009). Treatment and recovery of nickel rich precipitate from plating plant waste. Journal of Environmental Engineering and Landscape Management, 17 (4), 212–218. doi: https://doi.org/10.3846/1648-6897.2009.17.212-218
  3. Natsionalna dopovid pro stan navkolyshnoho pryrodnoho seredovyshcha v Ukraini u 2015 rotsi (2017). Kyiv: Ministerstvo ekolohiyi ta pryrodnykh resursiv Ukrainy, FOP Hrin D.S., 308.
  4. Gomelia, N., Trokhymenko, G., Hlushko, O., Shabliy, T. (2018). Electroextraction of heavy metals from wastewater for the protection of natural water bodies from pollution. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (91)), 55–61. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123929
  5. Peng, J., Song, Y., Yuan, P., Cui, X., Qiu, G. (2009). The remediation of heavy metals contaminated sediment. Journal of Hazardous Materials, 161 (2-3), 633–640. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.04.061
  6. Tu, Y.-J., Chang, C.-K., You, C.-F., Wang, S.-L. (2012). Treatment of complex heavy metal wastewater using a multi-staged ferrite process. Journal of Hazardous Materials, 209-210, 379–384. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.01.050
  7. Teremova, M. I., Petrakovskaya, E. A., Romanchenko, A. S., Tuzikov, F. V., Gurevich, Y. L., Tsibina, O. V. et. al. (2016). Ferritization of industrial waste water and microbial synthesis of iron-based magnetic nanomaterials from sediments. Environmental Progress & Sustainable Energy, 35 (5), 1407–1414. doi: https://doi.org/10.1002/ep.12368
  8. Podol’skaya, Z. V., Buzaeva, M. V., Klimov, E. S. (2011). Adsorption of heavy metal ions on galvanic sludges and disposal of the sludges in soil. Russian Journal of Applied Chemistry, 84 (1), 40–43. doi: https://doi.org/10.1134/s107042721101006x
  9. Lu, H.-C., Chang, J.-E., Shih, P.-H., Chiang, L.-C. (2008). Stabilization of copper sludge by high-temperature CuFe2O4 synthesis process. Journal of Hazardous Materials, 150 (3), 504–509. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.04.130
  10. Frolova, L. A., Pivovarov, A. A., Anisimova, L. B., Yakubovskaya, Z. N., Yakubovskii, A. I. (2017). The extraction of chromium (III) from concentrated solutions by ferrite method. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 6, 110–115.
  11. Heuss-Aßbichler, S., John, M., Klapper, D., Bläß, U. W., Kochetov, G. (2016). Recovery of copper as zero-valent phase and/or copper oxide nanoparticles from wastewater by ferritization. Journal of Environmental Management, 181, 1–7. doi: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.05.053
  12. Yadollahpour, A., Rashidi, S., Ghotbeddin, Z., Rezaee, Z. (2014). Electromagnetic Fields for the Treatments of Wastewater: A Review of Applications and Future Opportunities. Journal of Pure and Applied Microbiology, 8 (5), 3711–3719.
  13. Kochetov, G., Prikhna, T., Kovalchuk, O., Samchenko, D. (2018). Research of the treatment of depleted nickel­plating electrolytes by the ferritization method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (93)), 52–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133797
  14. Kochetov, G., Samchenko, D., Naumenko, I. (2014). Improvement of the ferritisation method for removal of nickel compounds from wastewater. Civil and Environmental Engineering, 5, 143–148.
  15. Yang, X., He, J., Yang, Q., Jiao, R., Liao, G., Wang, D. (2019). Cu(I)-doped Fe3O4 nanoparticles/porous C composite for enhanced H2O2 oxidation of carbamazepine. Journal of Colloid and Interface Science, 551, 16–25. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.04.083
  16. Umut, E., Coşkun, M., Pineider, F., Berti, D., Güngüneş, H. (2019). Nickel ferrite nanoparticles for simultaneous use in magnetic resonance imaging and magnetic fluid hyperthermia. Journal of Colloid and Interface Science, 550, 199–209. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.04.092
  17. Bajorek, A., Berger, C., Dulski, M., Łopadczak, P., Zubko, M., Prusik, K. et. al. (2019). Microstructural and magnetic characterization of Ni0.5Zn0.5Fe2O4 ferrite nanoparticles. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 129, 1–21. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2018.12.045
  18. Merentsov, N. A., Bokhan, S. A., Lebedev, V. N., Persidskiy, A. V., Balashov, V. A. (2018). System for Centralised Collection, Recycling and Removal of Waste Pickling and Galvanic Solutions and Sludge. Materials Science Forum, 927, 183–189. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.927.183
  19. Debnath, T., Bandyopadhyay, A., Chakraborty, T., Das, S., Sutradhar, S. (2019). Influence of different Cr concentrations on the structural and ferromagnetic properties of ZnO nanomaterials prepared by the hydrothermal synthesis route. Materials Research Bulletin, 118, 110480. doi: https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2019.05.005
  20. Ntumba Malenga, E., Mulaba-Bafubiandi, A. F., Nheta, W. (2015). Alkaline leaching of nickel bearing ammonium jarosite precipitate using KOH, NaOH and NH4OH in the presence of EDTA and Na2S. Hydrometallurgy, 155, 69–78. doi: https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2015.04.004
  21. Halbedel, B., Prikhna, T., Quiroz, P., Schawohl, J., Kups, T., Monastyrov, M. (2018). Iron oxide nanopowder synthesized by electroerosion dispersion (EED) – Properties and potential for microwave applications. Current Applied Physics, 18 (11), 1410–1414. doi: https://doi.org/10.1016/j.cap.2018.08.006
  22. Kovalchuk, O., Kochetov, G., Samchenko, D., Kolodko, A. (2019). Development of a technology for utilizing the electroplating wastes by applying a ferritization method to the alkaline­activated materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (98)), 27–34. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.160959
  23. Gao, J., Cheng, F. (2018). Study on the preparation of spinel ferrites with enhanced magnetic properties using limonite laterite ore as raw materials. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 460, 213–222. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.04.010
  24. Stepin, S. N., Garifullina, E. I., Katnov, V. E., Usmanov, I. V., Tolstosheyeva, S. I. (2018). Properties of anti-corrosive ferrite pigment synthesized with the use of production waste. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM, 18 (6.1), 417‒423. doi: https://doi.org/10.5593/sgem2018/6.1/s24.056
  25. Makarchuk, O., Dontsova, T., Perekos, A. (2017). Magnetic Nanocomposite Sorbents on Mineral Base. Nanophysics, Nanomaterials, Interface Studies, and Applications, 705–719. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-56422-7_54

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-11-18

Як цитувати

Kochetov, G., Prikhna, T., Samchenko, D., & Kovalchuk, O. (2019). Розробка енергоощадної електромагнітної імпульсної активації феритизаційної переробки гальванічних відходів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(10 (102), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184179

Номер

Том 6 № 10 (102) (2019): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Gennadii Kochetov, Tatiana Prikhna, Dmitry Samchenko, Oleksandr Kovalchuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.